机械系统运动简图
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第01章 机械系统的运动简图设计
操纵控制装置
——操纵及控制机械系统各组成部分协 调动作。
联轴器
传 动 系 统 减速器
联轴器
运输带 ——工作机
电动机 — 原动机
带式运输机
二. 机械系统运动简图(machinery system kinetic sketch )
原动机
电动机
联轴器
传动系统
减速器
联轴器
工作机
带式运输机
D
Fv
带式运输机传动简图
2. 活塞
3. 连杆
5. 齿轮
4. 曲轴
2．从原动件开始，按运动传递顺序，分析各构件之间相对 运动的性质、确定运动副的种类和数目。
2个移动副——2和1、8和1；
该机构 4个转动副——2和3、3 和4、5和1、6和1； 2个高 副——5和6、7 和8 。
8.推杆 7. 凸轮
1.汽缸体
2. 活塞
3. 连杆
3. 动颚板
4.肘板
鄂式破碎机
2）判别
固定件—— 机架1 原动件—— 偏心轴2 从动件—— 动颚板3、肘板4
2. 偏心轴
1. 机架
3. 动颚板
4.肘板
5. 带轮
3．从原动件开始，按 运动传递顺序，分析各构 件之间相对运动的性质、 确定运动副的种类和数目。 因机构各构件之间的相对 运动均为转动，固组成4 个转动副，即：转动副A、 B、C、D，其中A和D为 固定铰链， B、C为活动 铰链
的符号，绘出的能准确表达机构各构件之间的相对运动关系 及运动特征的简单图形，称为机构运动简图 。(即：用线条和 简单图形代表构件，用规定符号代表运动副，按比例作出的 图形）。内燃机中由汽缸体、活塞、连杆和曲轴组成的曲轴 滑块机构。
一．机构构件分类
——操纵及控制机械系统各组成部分协 调动作。
联轴器
传 动 系 统 减速器
联轴器
运输带 ——工作机
电动机 — 原动机
带式运输机
二. 机械系统运动简图(machinery system kinetic sketch )
原动机
电动机
联轴器
传动系统
减速器
联轴器
工作机
带式运输机
D
Fv
带式运输机传动简图
2. 活塞
3. 连杆
5. 齿轮
4. 曲轴
2．从原动件开始，按运动传递顺序，分析各构件之间相对 运动的性质、确定运动副的种类和数目。
2个移动副——2和1、8和1；
该机构 4个转动副——2和3、3 和4、5和1、6和1； 2个高 副——5和6、7 和8 。
8.推杆 7. 凸轮
1.汽缸体
2. 活塞
3. 连杆
3. 动颚板
4.肘板
鄂式破碎机
2）判别
固定件—— 机架1 原动件—— 偏心轴2 从动件—— 动颚板3、肘板4
2. 偏心轴
1. 机架
3. 动颚板
4.肘板
5. 带轮
3．从原动件开始，按 运动传递顺序，分析各构 件之间相对运动的性质、 确定运动副的种类和数目。 因机构各构件之间的相对 运动均为转动，固组成4 个转动副，即：转动副A、 B、C、D，其中A和D为 固定铰链， B、C为活动 铰链
的符号，绘出的能准确表达机构各构件之间的相对运动关系 及运动特征的简单图形，称为机构运动简图 。(即：用线条和 简单图形代表构件，用规定符号代表运动副，按比例作出的 图形）。内燃机中由汽缸体、活塞、连杆和曲轴组成的曲轴 滑块机构。
一．机构构件分类
机械系统的运动简图设计
V
1
球面高副(Ⅰ级副)
柱面高副(Ⅱ级副)
球面低副 (Ⅲ级副)
球销副 (Ⅳ级副)
圆柱套筒副 (Ⅳ级副)
螺旋副 (Ⅴ级副)
2. 根据组成运动副的两个构件的相对运动的不同分类
1）转动副（回转副，铰链）：相对运动为转动 2）移动副：相对运动为移动
转动副
移动副
3）螺旋副：相对运动为螺旋运动 4）球面副：相对运动为球面运动
解：活动构件数n=3
低副数Pl=5 高副数Ph=0 F=3n － 2Pl － Ph =3×3 －2×5－0 =-1
结论：
1)若机构自由度Ｆ≤０，则机构不能动；
2) 若Ｆ>０且与原动件数相等，则机构各构件间的相
对运动是确定的，因此，机构具有确定运动的条 件是：机构的原动件数等于机构的自由度数；
3) 若Ｆ>0，而原动件数<F，则构件间的运动是不确
F=3*3－2*3－0=3 F=3*1－2*2－0=5 F=3*3－2*1－0=7
①计算曲柄滑块机构的自由度。
解：活动构件数n=3
低副数Pl=4 高副数Ph=0
F =3n － 2Pl － Ph =3×3 － 2×4 =1
1
2
3
S3
②计算五杆铰链机构的自由度
解：活动构件数n=4
低副数Pl=5 高副数Ph=0 F =3n － 2Pl － Ph
定的；
三、计算平面机构自由度的注意事项 ⑤计算图示圆盘锯机构的自由度。
B
F
7
E
46
1D 5 C
3
2
8
A
F=3n － 2Pl － Ph =3×7 －2×6 －0 = 9 计算结果肯定不对！
第三章机构运动简图及平面机构自由度
3. 机构运动简图中运动副的表示方法
机构运动简图中运动副(转动副、移动副 的表示方法如前面 机构运动简图中运动副 转动副、移动副)的表示方法如前面 转动副 所述。 所述。 需要注意的是：移动副的导路必须与相对移动方向一致。 需要注意的是：移动副的导路必须与相对移动方向一致。表 示机架的构件需画上阴影线（见书中表 示机架的构件需画上阴影线（见书中表3-3 ）。
机械设计基础
2、运动副按其所能产生相对运动形式分为转动副、移动副、 、运动副按其所能产生相对运动形式分为转动副、移动副、 螺旋副和球面副等。 螺旋副和球面副等。 3、如果构成运动副的两构件间相对运动是平面运动， 则称 、如果构成运动副的两构件间相对运动是平面运动， 为平面运动副； 为平面运动副；如果构成运动副的两构件间相对运动是空间 运动，则称为空间运动副。 运动，则称为空间运动副。 （一）低副——两运动副元素通过面接触所构成的运动副。 两运动副元素通过面接触所构成的运动副。 低副 两运动副元素通过面接触所构成的运动副 转动副和移动副都属于低副。 转动副和移动副都属于低副。 都属于低副 转动副——两构件间只能作相对转动的低副 称为 转动副 两构件间只能作相对转动的低副称为 ⑴ 转动副 两构件间只能作相对转动的低副 称为转动副 或铰链。转动副及其简图符号表示如下图所示。如果转动副 铰链。转动副及其简图符号表示如下图所示。 中的一个构件为固定构件，则该转动副又称为固定铰链， 中的一个构件为固定构件，则该转动副又称为固定铰链，否 固定铰链 则称为活动铰链。 则称为活动铰链面机构运动简图
五方面（定义、绘制机构运动简图的目的、运动副的表 五方面（定义、绘制机构运动简图的目的、 示方法、构件的表示方法、绘制机构运动简图的步骤） 示方法、构件的表示方法、绘制机构运动简图的步骤）
机构运动简图中运动副(转动副、移动副 的表示方法如前面 机构运动简图中运动副 转动副、移动副)的表示方法如前面 转动副 所述。 所述。 需要注意的是：移动副的导路必须与相对移动方向一致。 需要注意的是：移动副的导路必须与相对移动方向一致。表 示机架的构件需画上阴影线（见书中表 示机架的构件需画上阴影线（见书中表3-3 ）。
机械设计基础
2、运动副按其所能产生相对运动形式分为转动副、移动副、 、运动副按其所能产生相对运动形式分为转动副、移动副、 螺旋副和球面副等。 螺旋副和球面副等。 3、如果构成运动副的两构件间相对运动是平面运动， 则称 、如果构成运动副的两构件间相对运动是平面运动， 为平面运动副； 为平面运动副；如果构成运动副的两构件间相对运动是空间 运动，则称为空间运动副。 运动，则称为空间运动副。 （一）低副——两运动副元素通过面接触所构成的运动副。 两运动副元素通过面接触所构成的运动副。 低副 两运动副元素通过面接触所构成的运动副 转动副和移动副都属于低副。 转动副和移动副都属于低副。 都属于低副 转动副——两构件间只能作相对转动的低副 称为 转动副 两构件间只能作相对转动的低副称为 ⑴ 转动副 两构件间只能作相对转动的低副 称为转动副 或铰链。转动副及其简图符号表示如下图所示。如果转动副 铰链。转动副及其简图符号表示如下图所示。 中的一个构件为固定构件，则该转动副又称为固定铰链， 中的一个构件为固定构件，则该转动副又称为固定铰链，否 固定铰链 则称为活动铰链。 则称为活动铰链面机构运动简图
五方面（定义、绘制机构运动简图的目的、运动副的表 五方面（定义、绘制机构运动简图的目的、 示方法、构件的表示方法、绘制机构运动简图的步骤） 示方法、构件的表示方法、绘制机构运动简图的步骤）
机构及机构运动简图
• 两构件之间构成多个运动副时
• 两构件某两点之间的距离在运动过程中始终保持不 变时
• 联接构件与被联接构件上联接点的轨迹重合时
• 机构中对运动不起作用的对称部分
– 虚约束的处理方法
• 计算自由度时将虚约束排除
– 虚约束的作用
• 改善构件的受力情况
6/5/2020 4:1•4 A传M 递较大功率 机械基础——第一章
– 实例一——内燃机
+
6/5/2020 4:14 AM
6
+
5'
6
= 5'
5
机械基础——第一章
1
2
1
3
4' 4
15
2 机构及机构运动简图
2.4 平面机构运动简图
– 实例二——颚式破碎机
1. 机架 2. 偏心轴
5. 带轮
3. 动颚板
6/5/2020 4:14 AM
4.肘板机械基础——第一章
16
2 机构及机构运动简图
能量转换
机械
总称
运动单元 固定件：机架
制造单元
原动件：主动件
从动件：随原动件运动的其余构件
– 机构中构件的分类 6/5/2020 4:14 AM
机械基础——第一章
4
2 机构及机构运动简图
2.3 运动副
– 构件的自由度
构件所具有的独立运动的数目（或确定构件位置的 独立参变量的数目）
– 一个作平面运动的自由构件具有 三个独立运动数
D5
F n= 7
46 1E 7 C
PL= 6 PH= 0
因为存在复 合铰链！！
2
3
B
8A
F=3n － 2PL － PH =9
机械设计基础第章运动简图
平面高副
两构件通过点或线接触组成的运动副称
为高副。 图1-3a)中的车轮与钢轨、图b)中凸轮
与从动件、图c)中轮齿1与轮齿2分别在
接触点处组成高副。
第四页，编辑于星期五：十一点 三十七分。
§1-2 机械系统的运动简图设计
实际构件的外形和结构往往很复杂，在 研究机械运动时，为简化问题，有必要撇开 那些与运动无关的构件外形和运动副的具体 构造，仅用简单线条和规定符号来表示构件 和运动副，并按比例定出各运动副的位置。 这种说明机构各构件间相对运动关系的简化 图形，称为机构运动简图。
= 3×2-2×2-1=1
第二十五页，编辑于星期五：十一点 三十七分。
局部自由度
局部自由度 — 与输出构件运动无关的 自由度。
不难看出，在这个机构中，无论滚子是否 转动或转动快慢，滚子中心的运动规律 (即输出构件的运动规律)都不会受到影响。
可设想将滚子与推杆（输出构件）焊成 一体(转动副也随之消失)。
第九页，编辑于星期五：十一点 三十七分。
例：试绘制内燃机的机构运动简图
解：1）分析运动，确定构件的
类型和数量
进气阀3
2）确定运动副的类型和数
目
3）选取比例尺，根据机
构运动尺寸，定出各运动副间的 相对位置
活塞2 顶杆8 连杆5
曲轴6
4）画出各运动副和机构 符号，并表示出各构件
齿轮 10
排气阀 4气缸体 1
第三十页，编辑于星期五：十一点 三十七分。
例3：牛头刨床主体机构
F=3n－2Pl －Ph =3×6－2×8－1=1
第三十一页，编辑于星期五：十一点 三十七分。
小结
第三十二页，编辑于星期五：十一点 三十七分。
机械系统的运动简图设计
运动简图的绘制步骤
确定机械系统的组成和功能
了解机械系统的基本组成和各部分的功能， 确定需要表示的运动关系。
绘制机械系统各部分的轮廓
根据实际情况绘制出机械系统各部分的轮廓， 以便于表示其运动关系。
选择合适的图形符号
根据需要表示的运动关系，选择合适的图形 符号来表示各部分。
标注尺寸和参数
根据需要标注出机械系统各部分的尺寸和运 动参数，以便于分析和设计。
通过运动简图分析，优化传动系 统的参数，如齿轮模数、带轮直 径等，提高传动效率。
03
传动系统可靠性分 析
利用运动简图，分析传动系统的 可靠性，预测潜在的故障和问题， 提出相应的改进措施。
控制系统设计与调试
控制。
控制系统调试
通过运动简图，对控制系统进行调 试，确保系统稳定、可靠地运行。
传动系统运动简图绘制方法
根据传动部件的工作原理和运动形式，使用规定的图形符号和比例 尺绘制传动系统运动简图。
传动系统运动简图的应用
用于分析传动系统的运动特性和工作原理，比较不同传动方案的优 缺点，以及进行传动系统的优化设计和改进。
控制系统运动简图设计
控制系统运动简图定义
控制系统运动简图是一种用图形符号表示机 械系统中控制元件和运动关系的简化图形。
运动原理
机械系统的运动是通过各组成部分的 相对运动来实现的，这些相对运动包 括转动、移动等。
02
运动简图设计基础
运动简图的定义与作用
定义
运动简图是一种用图形符号表示机械系统运动关系的简化示意图，用于描述机 械系统的运动规律、运动轨迹和运动参数。
作用
运动简图能够直观地表达机械系统的运动关系，便于分析和设计机械系统，提 高设计效率。
机械系统的运动简图课件
。
运动特性
曲柄滑块机构的运动特性包括行 程、速度、加速度等，这些特性 与机构的尺寸参数、连杆长度、
曲柄转角等因素密切相关。
齿轮传动机构
工作原理
齿轮传动机构是由两个或多个齿轮组成，通过齿轮的啮合 实现动力和运动的传递。
应用场景
齿轮传动机构广泛应用于各种机械设备和仪器仪表中，如 机床、汽车、钟表等。
类型与特点
简图的绘制原则与规范
规范与标准 • 遵循国家相关标准，如《机械制图》等。
• 采用统一的线型和颜色，以便于区分和辨识。
简图的绘制原则与规范
• 标注必要的尺寸和参数，便于定量分析和计算。
通过以上内容的学习和应用，可以更好地理解和分析机械系统的运动特性，为机 械设计和分析提供有力支持。
03
机械系统运动简图的分析方法
基于运动简图的机构设计项目实践
3. 通过运动简图分析机构性能，并进行优化设计。
4. 构建实验模型或原型机，测试并验证设计结果。
THANKS
感谢观看
机构运动分析实践
01
实践内容
02
选择一典型机构，绘制其运动简图。
基于运动简图，采用图解或解析法进行机构的位置分析。
03
机构运动分析实践
利用速度瞬心法或矢量方程法进行机构的速 度分析。
通过加速度分析，研究机构的动态性能。
机构运动分析实践
实践步骤
1
2
1. 确定实践所用的机构和运动简图。
3
2. 应用运动学原理，进行机构的位置分析，求解 关键位置参数。
齿轮传动机构可分为直齿轮、斜齿轮、锥齿轮等多种类型 ，不同类型的齿轮传动机构具有不同的传动特点，如传动 比、传动效率、噪音等。
凸轮机构
运动特性
曲柄滑块机构的运动特性包括行 程、速度、加速度等，这些特性 与机构的尺寸参数、连杆长度、
曲柄转角等因素密切相关。
齿轮传动机构
工作原理
齿轮传动机构是由两个或多个齿轮组成，通过齿轮的啮合 实现动力和运动的传递。
应用场景
齿轮传动机构广泛应用于各种机械设备和仪器仪表中，如 机床、汽车、钟表等。
类型与特点
简图的绘制原则与规范
规范与标准 • 遵循国家相关标准，如《机械制图》等。
• 采用统一的线型和颜色，以便于区分和辨识。
简图的绘制原则与规范
• 标注必要的尺寸和参数，便于定量分析和计算。
通过以上内容的学习和应用，可以更好地理解和分析机械系统的运动特性，为机 械设计和分析提供有力支持。
03
机械系统运动简图的分析方法
基于运动简图的机构设计项目实践
3. 通过运动简图分析机构性能，并进行优化设计。
4. 构建实验模型或原型机，测试并验证设计结果。
THANKS
感谢观看
机构运动分析实践
01
实践内容
02
选择一典型机构，绘制其运动简图。
基于运动简图，采用图解或解析法进行机构的位置分析。
03
机构运动分析实践
利用速度瞬心法或矢量方程法进行机构的速 度分析。
通过加速度分析，研究机构的动态性能。
机构运动分析实践
实践步骤
1
2
1. 确定实践所用的机构和运动简图。
3
2. 应用运动学原理，进行机构的位置分析，求解 关键位置参数。
齿轮传动机构可分为直齿轮、斜齿轮、锥齿轮等多种类型 ，不同类型的齿轮传动机构具有不同的传动特点，如传动 比、传动效率、噪音等。
凸轮机构
第二章机械系统及机械运动简图
2．平面机构自在度的计算公式
自在运动构件经过运动副组成机构 时，由于运动副发生的约束，其自在 度将随之增加。至于自在度增加的数 目，那么因运动副性质的不同而不同。 作为平面机构，我们知道其运动副只 能是低副〔转动副和移动副〕和高副 组成。
在低副中，十分显然转动副和移动 副区分限制了构件的两个自在度 〔即两个移动或一个移动和一个转 动〕，也就是说使机构增加了两个 自在度；在高副中，只限制了两个 构件沿接触点公法线方向的移动， 也就是说构件增加了一个自在度。
3．运动链与机构
前面引见了构件和运动副的概念， 下面我们给出运动链和机构的概念。
假定干个构件经过运动副所构成 的相对可动的构件系统称为运动链。 可以分为两大类：假设运动链构成首 末封锁的系统，
图2-5
如图中的a、b，我们称其为闭式运动 链；假设运动链未构成首末封锁的系统，如 图中的c、d，我们称其为开式运动链。在各 种机械中，普通都采用闭链。
机构运动简图必需与原机构具有完全相
反的运动特性，疏忽对运动没有影响的尺寸。 只要这样我们才可以依据运动简图对机构停 止运动剖析和受力剖析。为了到达这一要求， 绘制运动简图要遵照以下步骤：
⑴．依据机构的实践结构和运动状况，找出 机构的原动件〔即作独立运动的构件〕及任 务执行构件〔即输入运动的构件〕；
d.按运动形状分类：可以分为平 面运动副和空间运动副，凡是两 构件运动平面相互平行的运动副 称为平面运动副，而运动平面不 相互平行的称为空间运动副。如 前图中的螺旋副和球面副。
由于构成运动副的 两构件之间的相对 运动仅与运动副元 素的几何外形及接 触状况有关，所以 各种运动副常用规 则的复杂符号来表 示，这些符号国度 曾经制定有规范， 我们教材上的表就 是其中的一局部。
机构运动简图的绘制机械原理
齿轮机构的运动简图绘制
总结词
齿轮机构是一种重要的传动机构，其运 动简图能够清晰地表达齿轮之间的啮合 关系和传动方向。
VS
详细描述
齿轮机构的运动简图绘制需要先确定机构 的运动副和自由度，然后选择合适的投影 面和视图，按照比例尺绘制出主动轮和从 动轮的轮廓以及齿数、模数等参数，最后 标注出必要的尺寸和参数。绘制过程中需 要注意准确性和清晰度，以便更好地理解 机构的工作原理和运动特性。
保持图面整洁，避免过多的线条和符 号造成混乱。
绘制机构运动简图的线条和符号
使用标准的线条和符号来绘制机构运动简图，如直线、圆弧 、箭头等，表示机构的运动方向和相对位置。
根据需要使用虚线、点划线等符号来表示不可见部分或简化 表示。
标注机构运动简图的尺寸和运动参数
在机构运动简图中标注必要的尺寸，如长度、宽度、高度等，以便了解机构的大 小和相对位置。
机构运动简图的重要性
01
02
03
简化分析过程
机构运动简图能够简化复 杂的实际机构，使其更容 易进行运动分析和计算。
提高设计效率
通过绘制机构运动简图， 设计师可以更快地理解机 构的结构和运动关系，提 高设计效率。
促进交流与合作
机构运动简图是一种通用 的图形语言，方便不同专 业和领域的人员进行交流 与合作。
利用机构运动简图，可以计算机构的 自由度，判断机构的运动是否确定。
预测机构的运动轨迹
确定机构的运动轨迹
01
通过机构运动简图，可以预测机构的运动轨迹，了解机构在运
动过程中的位置变化。
分析机构的运动速度和加速度
02
在机构运动简图上，可以分析机构的运动速度和加速度的变化
情况。
判断机构的运动稳定性
机构及机构运动简图
▪ 零件
每一个单独加工的单元体(独立的加工单元)
▪ 构件
• 有相对运动的各个单元体(独立的运动单元)。可以是 单一的零件，也可以是多个零件固联成的内部没有相 对运动的刚性结构。
• 特点
– 不同构件间有相对运动 – 单一构件内部没有相对运动 – 可以是单一零件（如曲轴），也可以是多个零件组成（如
连杆）
机械
2
基
8/16/2020 3:04 PM
2 机构及机构运动简图
2.2 零件与构件
螺栓 垫圈 螺母
套 筒
连杆体 轴瓦
实体
机械
3
基
连杆盖 零件
8/16/2020 3:04 PM
构件
2 机构及机构运动简图
2.2 零件与构件 ▪ 零件、构件、机构与机器的联系
机器
一个或多个
做功或实现 能量转换
机构
确定的 相对运动
刚性联结 构件
零件
机械 总称
▪ 机构中构件的分类
运动单元
制造单元
固定件：机架 原动件：主动件 从动件：随原动件运动的其余构件
机械
4
基
8/16/2020 3:04 PM
2 机构及机构运动简图
2.3 运动副
▪ 构件的自由度
构件所具有的独立运动的数目（或确定构件位置的 独立参变量的数目）
▪ 一个作平面运动的自由构件具有 三个独立运动数
▪ 运动副
• 使构件直接接触又能保持一定形式的相对运动的连接
点接触——高副(1个约束，2个自由度)
• 按接触方式分类 线接触——高副(1个约束，2个自由度)
面接触——低副(2个约束，1个自由度)
机械
6
基
每一个单独加工的单元体(独立的加工单元)
▪ 构件
• 有相对运动的各个单元体(独立的运动单元)。可以是 单一的零件，也可以是多个零件固联成的内部没有相 对运动的刚性结构。
• 特点
– 不同构件间有相对运动 – 单一构件内部没有相对运动 – 可以是单一零件（如曲轴），也可以是多个零件组成（如
连杆）
机械
2
基
8/16/2020 3:04 PM
2 机构及机构运动简图
2.2 零件与构件
螺栓 垫圈 螺母
套 筒
连杆体 轴瓦
实体
机械
3
基
连杆盖 零件
8/16/2020 3:04 PM
构件
2 机构及机构运动简图
2.2 零件与构件 ▪ 零件、构件、机构与机器的联系
机器
一个或多个
做功或实现 能量转换
机构
确定的 相对运动
刚性联结 构件
零件
机械 总称
▪ 机构中构件的分类
运动单元
制造单元
固定件：机架 原动件：主动件 从动件：随原动件运动的其余构件
机械
4
基
8/16/2020 3:04 PM
2 机构及机构运动简图
2.3 运动副
▪ 构件的自由度
构件所具有的独立运动的数目（或确定构件位置的 独立参变量的数目）
▪ 一个作平面运动的自由构件具有 三个独立运动数
▪ 运动副
• 使构件直接接触又能保持一定形式的相对运动的连接
点接触——高副(1个约束，2个自由度)
• 按接触方式分类 线接触——高副(1个约束，2个自由度)
面接触——低副(2个约束，1个自由度)
机械
6
基
第一章机械系统运动简图
按接触部分的几何形状分类： 平面高副
第1章 机构的组成和结构
低副机构
高副机构
第1章 机构的组成和结构
1.1.3 运动链
运动链：两个或两个以上的构件通过运动副联接而构成的系统
闭式运动链（闭链）
运动链的各构件构成首末封闭的系统
开式运动链（开链）
运动链的各构件未构成首末封闭系统
第1章 机构的组成和结构
—排除
3
2 5 4
F＝3n－2PL－PH ＝3 3 －2 4－0 ＝1
应用实例
F＝3n－2PL－PH ＝3 4 －2 6－0 ＝0 ？ F＝3n－2PL－PH ＝3 3－2 4 0 － ＝1 对
虚约束常发生在下列情况
1.轨迹重合 转动副联接的两构件上联接点的轨迹重合
4
A
F＝3n－2PL－PH ＝3 3－2 4 1 － ＝0
1.1.4 机构 机 构：在运动链中，如果将某一个构件加以固定，而让另一
个或几个构件按给定运动规律相对固定构件运动时，如果运动链 中其余各活动构件都有确定的相对运动，则此运动链称为机构。
机构是具有确定运动的运动链。
第1章 机构的组成和结构
原动件
从动件
机架
在运动链中，将某一个构件加以固定，而让另一个或几个构件按 给定运动规律相对固定构件运动时，如果运动链中其余各构件都
按引入的约束数目分类： 五级副
按相对运动形式分类： 平面运动副
第1章 机构的组成和结构
P
按接触部分的几何形状分类：移动副 按接触形式分类： 低副
按引入的约束数目分类： 五级副
按相对运动形式分类： 平面运动副
第1章 机构的组成和结构
按接触形式分类： 高副 按引入的约束数目分类：四级副
第1章 机构的组成和结构
低副机构
高副机构
第1章 机构的组成和结构
1.1.3 运动链
运动链：两个或两个以上的构件通过运动副联接而构成的系统
闭式运动链（闭链）
运动链的各构件构成首末封闭的系统
开式运动链（开链）
运动链的各构件未构成首末封闭系统
第1章 机构的组成和结构
—排除
3
2 5 4
F＝3n－2PL－PH ＝3 3 －2 4－0 ＝1
应用实例
F＝3n－2PL－PH ＝3 4 －2 6－0 ＝0 ？ F＝3n－2PL－PH ＝3 3－2 4 0 － ＝1 对
虚约束常发生在下列情况
1.轨迹重合 转动副联接的两构件上联接点的轨迹重合
4
A
F＝3n－2PL－PH ＝3 3－2 4 1 － ＝0
1.1.4 机构 机 构：在运动链中，如果将某一个构件加以固定，而让另一
个或几个构件按给定运动规律相对固定构件运动时，如果运动链 中其余各活动构件都有确定的相对运动，则此运动链称为机构。
机构是具有确定运动的运动链。
第1章 机构的组成和结构
原动件
从动件
机架
在运动链中，将某一个构件加以固定，而让另一个或几个构件按 给定运动规律相对固定构件运动时，如果运动链中其余各构件都
按引入的约束数目分类： 五级副
按相对运动形式分类： 平面运动副
第1章 机构的组成和结构
P
按接触部分的几何形状分类：移动副 按接触形式分类： 低副
按引入的约束数目分类： 五级副
按相对运动形式分类： 平面运动副
第1章 机构的组成和结构
按接触形式分类： 高副 按引入的约束数目分类：四级副
机械基础 教学最好的PPT 第一章平面机构运动简图及其自由度
常用机构运动简图符号（续）
内啮 合圆 柱齿 轮传 动
棘 轮 机 构
机械设计基础
第一章
2. 机构运动简图的绘制 步骤： ⑴ 分析机械的动作原理、组成情况和运动情况，确定 原动件、机架、执行部分和传动部分。 ⑵ 沿着运动传递路线，逐一分析每两个构件间相对运 动的性质，确定运动副的类型和数目。 ⑶ 选择与机械多数构件的运动平面平行的平面，作为 机构运动简图的视图平面。 ⑷ 选择适当的机构运动瞬时位置和比例尺 l(mmm)， 定出各运动副的相对位置，并用各运动副的代表符号、常用 机构的运动简图符号和简单线条，绘制机构运动简图。 ⑸ 从原动件开始，按运动传递顺序标出各构件的编号 和运动副代号。在原动件上标出箭头以表示其运动的方向。
1. 局部自由度 2. 复合铰链 3. 虚约束 计算实例
机械设计基础
第一章
一、运动链的自由度计算 运动链的自由度 —确定运动链中各构件相对于其中某一 构件的位置所需的独立参变量的数目。 考察由N个构件组成的运动链，活动构件数 n=N-1。 空间运动
构件 I级副 总自由度 约束数 p1 6n II级副约 III级副约 束数 束数 2p2 3p3 IV级副 V级副 约束数 约束数 4p4 5p5
机械设计基础
第一章
平面机构运动简图绘制举例
3 2 1 4
偏心泵
机械设计基础
第一章
第三节 平面机构的自由度
机构的自由度：机构具有确定运动时所给定的独立运动参数的 数目。 一、运动链自由度计算公式
F 3 n 2 P P L H
n为活动构件个数;
PL 为低副个数;
PH 为高副个数。
二、运动链成为机构的条件 三、计算平面机构的自由度应注意的事项
机械系统的运动简图
2、适当选择投影面
一般选择与多数构件的运动平面相平行的面 作为投影面。
2019/12/18
机电学院
37
3、选择适当的比例尺，绘制机构运动简图
选择适当的比例尺，根据机构的运动尺寸定出 各运动副之间的相对位置，用构件和运动副的规定 符号绘制机构的运动简图。
4、标出原动件，给各构件标上代号
一般原动件标号为1，机架为最后标号。
凸轮副
2019/12/18
机电学院
15
1－1 运动副
齿轮副
2019/12/18
机电学院
16
1－1 运动副
二、空间运动副 若两构件之间的相对运动均为空间运动，则称为空间运动副。
螺旋副
球面副
2019/12/18
机电学院
17
1-2 机械系统的运动简图设计
1.2.1 运动副及构件的表示方法 1.构件 构件均用直线或小方块等来表示，画有斜线的表示机架。
2019/12/18
机电学院
6
1－1 运动副
1.1.1 运动副
运动副：构件和构件之间既要相互连接（接触）在一起，又 要有相对运动。而两构件之间这种可动的连接（接 触）就称为运动副。
2019/12/18
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7
运动副元素－直接接触的部分（点、线、面） 例如：滚动轴承、活塞与缸套、齿轮齿廓等。
回转副
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41
活塞泵简图
2019/12/18
机电学院
42
例 试绘制内燃机的机构运动简图
2019/12/18
机电学院
43
图示油泵机构中，1为曲柄，2为活塞杆，3为转块，4为泵体。试绘 制该机构的运动简图。
2019/12/18
一般选择与多数构件的运动平面相平行的面 作为投影面。
2019/12/18
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37
3、选择适当的比例尺，绘制机构运动简图
选择适当的比例尺，根据机构的运动尺寸定出 各运动副之间的相对位置，用构件和运动副的规定 符号绘制机构的运动简图。
4、标出原动件，给各构件标上代号
一般原动件标号为1，机架为最后标号。
凸轮副
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15
1－1 运动副
齿轮副
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16
1－1 运动副
二、空间运动副 若两构件之间的相对运动均为空间运动，则称为空间运动副。
螺旋副
球面副
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17
1-2 机械系统的运动简图设计
1.2.1 运动副及构件的表示方法 1.构件 构件均用直线或小方块等来表示，画有斜线的表示机架。
2019/12/18
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6
1－1 运动副
1.1.1 运动副
运动副：构件和构件之间既要相互连接（接触）在一起，又 要有相对运动。而两构件之间这种可动的连接（接 触）就称为运动副。
2019/12/18
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7
运动副元素－直接接触的部分（点、线、面） 例如：滚动轴承、活塞与缸套、齿轮齿廓等。
回转副
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41
活塞泵简图
2019/12/18
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42
例 试绘制内燃机的机构运动简图
2019/12/18
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43
图示油泵机构中，1为曲柄，2为活塞杆，3为转块，4为泵体。试绘 制该机构的运动简图。
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一般选择与多数构件的运动平面相平行的面 作为投影面。
3、选择适当的比例尺，绘制机构运动简图
选择适当的比例尺，根据机构的运动尺寸定出 各运动副之间的相对位置，用构件和运动副的规定 符号绘制机构的运动简图。
4、标出原动件，给各构件标上代号
一般原动件标号为1，机架为最后标号。
机构运动简图的绘制
活塞运动简图.swf 雷达天线.swf
1－1 运动副
1.1.2 自由度和运动副约束
1－1 运动副
一、平面运动副 按两构件接触情况，常分为低副、高副两大类。 1.低副 两构件以面接触而形成的运动副。 (1) 转动副：只允许两构件作相对转动，又称作铰链。
a)固定铰链转动副.avi
1－1 运动副
b)活动铰链 转动副
1－1 运动副
(2) 移动副：只允许两构件作相对移动。
1－1 运动副
1.1.1 运动副
运动副：构件和构件之间既要相互连接（接触）在一起，又 要有相对运动。而两构件之间这种可动的连接（接 触）就称为运动副。
运动副元素－直接接触的部分（点、线、面） 例如：滚动轴承、活塞与缸套、齿轮齿廓等。
回转副
移动副 高副
1－1 运动副
1.1.2 自由度和运动副约束 自由度：把构件相对于参考系具有的独立运动参数的数目称为 自由度
复习内容
构件是
单元
构件是 独立的运动 单元
组成机器的运动单元是
。
零件是
的单元
零件是 制造 的单元
预习
什么是低副？常用的低副有哪两种类型？ 什么是高副？试举出两个常用的高副。 一个做平面运动的自由构件具有几个自由度？ 平面机构自由度的公式是什么？
平面机构自由度计算时要注意的三个特殊情况 是什么？
瞬心的定义是什么？
机构的瞬心数的计算公式是什么？
第一章 机械系统的运动简图设计
1－1 运动副 1－2 机械系统的运动简图设计 1－3 机械系统具有确定运动的条件 1－4 速度瞬心的应用
第一章 机械系统的运动简图设计
1．教学目标 1)了解机构的组成，搞清运动副、运动链、约束和自
由度的概念； 2)能绘制常用平面机构的运动简图； 3)能计算平面机构的自由度； 4)平面机构具有确定运动的条件。 2．教学重点和难点 1）机构的运动简图的绘制 2）平面机构的自由度的计算。 3）机构自由度计算中有关虚约束的识别及处理。
1-2 机械系统的运动简图设计
2、构件的分类
机构中的构件可分三类：
1）固定构件（机架） ：鹤吊.swf
用来支承其他活动构件（运动构件）的构件。
2）原动件（主动件）（或输入构件）：
是运动规律已知的活动构件。铰链四杆机构.swf
3）从动件 ：
是机构中随着原动件的运动而运动的其余活动 构件。其中输出预期运动的从动件称为输出构件， 其他从动件则起传递运动的作用。局部自由度.swf
第一章 机械系统的运动简图设计
用简单线条和符号来表示构件和运动副，并按 一定的比例定出各运动副的相对位置，这种说 明机构各构件间相对运动关系的简化图形称为 机构运动简图。
机械系统的运动简图设计是设计机械产品十分 重要的内容，正确、合理地设计机械系统简图， 对于满足机械产品的功能要求，提高性能和质 量，降低制造成本和使用费用等是十分重要的。
例：颚式破碎机机构运动简图
破碎机简图.swf 1、机架 2、偏心轴 3、动颚 4、肘板
活塞泵简图
齿扇齿条.swf
活塞泵简图
例 试绘制内燃机的机构运动简图
图示油泵机构中，1为曲柄，2为活塞杆，3为转块，4为泵体。试绘 制该机构的运动简图。
图示为冲床刀架机构，当偏心轮1绕固定中心A转动时，构件2绕活 动中心C摆动，同时带动刀架3上下移动。B点为偏心轮的几何中心， 构件4为机架。试绘制该机构的运动简图。
任何一个机构 中，必有一个构件 被相对地看作固定 构件
B
原动件（主动件） 输入构件 A
从动件 机架
C 从动件 输出构件
D
四、机构运动简图的绘制步骤
1、分析机构
（1）找出构件总数，定出原动件,判断各构件的运 动性质 (移动、转动)
（2）定出运动副的个数，各运动副的类型（移动 副、转动副、高副）
2、适当选择投影面
机架
A B
机架和活动构件通过转动副联接 机架和活动构件通过移动副联接
1-2 机械系统的运动简图设计
两个活动构件联接
1-2 机械系统的运动简图设计
两副构件(一个构件和两个外副)
注：点划线表示与其联 接的其他构件
1-2 机械系统的运动简图设计
两副构件(一个构件和两个外副)
1-2 机心轮.swf
A B
1
2
2
A1 B
1-2 机械系统的运动简图设计
三副构件 (一个构件和三个外副)
1-2 机械系统的运动简图设计
三副构件 (一个构件和三个外副)
1-2 机械系统的运动简图设计
1-2 机械系统的运动简图设计
1-2 机械系统的运动简图设计
原动机
1-2 机械系统的运动简图设计
图示为冲床刀架机构，当偏心轮1绕固定中心A转动时，构件2绕活 动中心C摆动，同时带动刀架3上下移动。B点为偏心轮的几何中心， 构件4为机架。试绘制该机构的运动简图。
移动副活塞运动简 图.swf
1－1 运动副
2.高副 两构件以点或线接触而构成的运动副。
凸轮副
1－1 运动副
齿轮副
1－1 运动副
二、空间运动副 若两构件之间的相对运动均为空间运动，则称为空间运动副。
螺旋副
球面副
1-2 机械系统的运动简图设计
1.2.1 运动副及构件的表示方法 1.构件 构件均用直线或小方块等来表示，画有斜线的表示机架。
1-2 机械系统的运动简图设计
3. 移动副 两构件组成移动副，其导路必须与相对移动方向一致。
1-2 机械系统的运动简图设计
4. 平面高副 两构件组成平面高副时，其运动简图中应画出两构件接触处
的曲线轮廓，对于凸轮、滚子，习惯划出其全部轮廓；对于齿 轮，常用点划线划出其节圆。
1-2 机械系统的运动简图设计
1-2 机械系统的运动简图设计
2.转动副 构件组成转动副时，如下图表示。 ➢图垂直于回转轴线时用图a表示； ➢图面不垂直于回转轴线时用图b表示。 ➢表示转动副的圆圈，其圆心必须与回转轴线重合。 ➢一个构件具有多个转动副时，则应在两条交叉处涂黑， 或在其内画上斜线。
二、运动副的表示方法（代号）
2 1
3、选择适当的比例尺，绘制机构运动简图
选择适当的比例尺，根据机构的运动尺寸定出 各运动副之间的相对位置，用构件和运动副的规定 符号绘制机构的运动简图。
4、标出原动件，给各构件标上代号
一般原动件标号为1，机架为最后标号。
机构运动简图的绘制
活塞运动简图.swf 雷达天线.swf
1－1 运动副
1.1.2 自由度和运动副约束
1－1 运动副
一、平面运动副 按两构件接触情况，常分为低副、高副两大类。 1.低副 两构件以面接触而形成的运动副。 (1) 转动副：只允许两构件作相对转动，又称作铰链。
a)固定铰链转动副.avi
1－1 运动副
b)活动铰链 转动副
1－1 运动副
(2) 移动副：只允许两构件作相对移动。
1－1 运动副
1.1.1 运动副
运动副：构件和构件之间既要相互连接（接触）在一起，又 要有相对运动。而两构件之间这种可动的连接（接 触）就称为运动副。
运动副元素－直接接触的部分（点、线、面） 例如：滚动轴承、活塞与缸套、齿轮齿廓等。
回转副
移动副 高副
1－1 运动副
1.1.2 自由度和运动副约束 自由度：把构件相对于参考系具有的独立运动参数的数目称为 自由度
复习内容
构件是
单元
构件是 独立的运动 单元
组成机器的运动单元是
。
零件是
的单元
零件是 制造 的单元
预习
什么是低副？常用的低副有哪两种类型？ 什么是高副？试举出两个常用的高副。 一个做平面运动的自由构件具有几个自由度？ 平面机构自由度的公式是什么？
平面机构自由度计算时要注意的三个特殊情况 是什么？
瞬心的定义是什么？
机构的瞬心数的计算公式是什么？
第一章 机械系统的运动简图设计
1－1 运动副 1－2 机械系统的运动简图设计 1－3 机械系统具有确定运动的条件 1－4 速度瞬心的应用
第一章 机械系统的运动简图设计
1．教学目标 1)了解机构的组成，搞清运动副、运动链、约束和自
由度的概念； 2)能绘制常用平面机构的运动简图； 3)能计算平面机构的自由度； 4)平面机构具有确定运动的条件。 2．教学重点和难点 1）机构的运动简图的绘制 2）平面机构的自由度的计算。 3）机构自由度计算中有关虚约束的识别及处理。
1-2 机械系统的运动简图设计
2、构件的分类
机构中的构件可分三类：
1）固定构件（机架） ：鹤吊.swf
用来支承其他活动构件（运动构件）的构件。
2）原动件（主动件）（或输入构件）：
是运动规律已知的活动构件。铰链四杆机构.swf
3）从动件 ：
是机构中随着原动件的运动而运动的其余活动 构件。其中输出预期运动的从动件称为输出构件， 其他从动件则起传递运动的作用。局部自由度.swf
第一章 机械系统的运动简图设计
用简单线条和符号来表示构件和运动副，并按 一定的比例定出各运动副的相对位置，这种说 明机构各构件间相对运动关系的简化图形称为 机构运动简图。
机械系统的运动简图设计是设计机械产品十分 重要的内容，正确、合理地设计机械系统简图， 对于满足机械产品的功能要求，提高性能和质 量，降低制造成本和使用费用等是十分重要的。
例：颚式破碎机机构运动简图
破碎机简图.swf 1、机架 2、偏心轴 3、动颚 4、肘板
活塞泵简图
齿扇齿条.swf
活塞泵简图
例 试绘制内燃机的机构运动简图
图示油泵机构中，1为曲柄，2为活塞杆，3为转块，4为泵体。试绘 制该机构的运动简图。
图示为冲床刀架机构，当偏心轮1绕固定中心A转动时，构件2绕活 动中心C摆动，同时带动刀架3上下移动。B点为偏心轮的几何中心， 构件4为机架。试绘制该机构的运动简图。
任何一个机构 中，必有一个构件 被相对地看作固定 构件
B
原动件（主动件） 输入构件 A
从动件 机架
C 从动件 输出构件
D
四、机构运动简图的绘制步骤
1、分析机构
（1）找出构件总数，定出原动件,判断各构件的运 动性质 (移动、转动)
（2）定出运动副的个数，各运动副的类型（移动 副、转动副、高副）
2、适当选择投影面
机架
A B
机架和活动构件通过转动副联接 机架和活动构件通过移动副联接
1-2 机械系统的运动简图设计
两个活动构件联接
1-2 机械系统的运动简图设计
两副构件(一个构件和两个外副)
注：点划线表示与其联 接的其他构件
1-2 机械系统的运动简图设计
两副构件(一个构件和两个外副)
1-2 机心轮.swf
A B
1
2
2
A1 B
1-2 机械系统的运动简图设计
三副构件 (一个构件和三个外副)
1-2 机械系统的运动简图设计
三副构件 (一个构件和三个外副)
1-2 机械系统的运动简图设计
1-2 机械系统的运动简图设计
1-2 机械系统的运动简图设计
原动机
1-2 机械系统的运动简图设计
图示为冲床刀架机构，当偏心轮1绕固定中心A转动时，构件2绕活 动中心C摆动，同时带动刀架3上下移动。B点为偏心轮的几何中心， 构件4为机架。试绘制该机构的运动简图。
移动副活塞运动简 图.swf
1－1 运动副
2.高副 两构件以点或线接触而构成的运动副。
凸轮副
1－1 运动副
齿轮副
1－1 运动副
二、空间运动副 若两构件之间的相对运动均为空间运动，则称为空间运动副。
螺旋副
球面副
1-2 机械系统的运动简图设计
1.2.1 运动副及构件的表示方法 1.构件 构件均用直线或小方块等来表示，画有斜线的表示机架。
1-2 机械系统的运动简图设计
3. 移动副 两构件组成移动副，其导路必须与相对移动方向一致。
1-2 机械系统的运动简图设计
4. 平面高副 两构件组成平面高副时，其运动简图中应画出两构件接触处
的曲线轮廓，对于凸轮、滚子，习惯划出其全部轮廓；对于齿 轮，常用点划线划出其节圆。
1-2 机械系统的运动简图设计
1-2 机械系统的运动简图设计
2.转动副 构件组成转动副时，如下图表示。 ➢图垂直于回转轴线时用图a表示； ➢图面不垂直于回转轴线时用图b表示。 ➢表示转动副的圆圈，其圆心必须与回转轴线重合。 ➢一个构件具有多个转动副时，则应在两条交叉处涂黑， 或在其内画上斜线。
二、运动副的表示方法（代号）
2 1